Polarization Resolved Optical Excitation of Charge-Transfer Excitons in PEN:PFP Co-Crystalline Films: Limits of Non-Periodic Modelling
有机给体/受体界面上的电荷转移激子（CTX）被认为是光伏器件中电荷分离的重要中间体。晶体模型系统提供了对这些状态的本质的微观见解，因为它们使微观结构-性质研究成为可能。在这里，我们使用角分辨UV/Vis吸收光谱来表征CTX的结晶并五苯：全氟并五苯（PEN：PFP）膜允许确定这种状态的偏振。这种分析是由第一性原理多体计算的补充，在三维PEN：PFP共晶体上进行，这证实了最低能量的激发是CTX。对双分子团簇进行的类似模拟无法再现这种状态。我们将此失败归因于缺乏长程相互作用和波函数的周期性在这些集群计算，这似乎仍然是一个有效的工具，为本地分子间耦合统治的有机材料的建模性能。
2021-10-01 cond-mat.mtrl-sci physics.chem-ph
Pressure engineering of the excitonic moiré-potential landscape and exciton-charge interplay in semiconductor moiré superlattices
Zhejiang University（浙江大学）；National Institute for Materials Science（物质材料研究机构）
本研究结合金刚石对顶砧压力腔与双栅WSe₂/WS₂扭转双层，通过低温光谱学发现静水压可调控半导体莫尔超晶格的激子莫尔势场及激子-电荷相互作用，为调控莫尔材料的玻色准粒子与玻色-费米相互作用提供了新手段。
2026-10-15 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré exciton dynamics and moiré exciton-phonon interaction in a WSe$_2$/MoSe$_2$ heterobilayer
在由原子级薄的半导体材料组成的范德华异质结构中具有角度失配的莫尔图案是一个迷人的平台，用于将光学产生的激子性质设计为新颖的量子现象。作为周期性陷阱势的莫尔条纹可以产生空间有序的零维激子系综，这为密集相干量子发射体和多体物理的量子模拟提供了可能.激发态的动力学特性和激子-声子相互作用影响着激发态的莫尔效应。然而，莫尔激子动力学和莫尔激子与声子之间的相互作用仍然是难以捉摸的。本文报道了基于近共振光致发光激发光谱的扭曲WSe $_2$ /MoSe $_2$异质双层膜中的莫尔激子和声子相互作用。我们观察到在声子共振下莫尔激子的基态的选择性激发。在连续态以下的可忽略的小吸收是类0 D系统的态密度的标志。此外，PL光谱的激发功率依赖性揭示了通过共振声子散射过程在具有离散能级的不同势能极小值之间的莫尔激子系综的动力学。本文给出的声子相互作用抑制下的莫尔激子动力学的结果为探索莫尔激子的量子现象在量子光学中的潜在应用开辟了一条新的途径。
2020-12-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Photoemission tomography of excitons in 2D systems: momentum-space signatures of correlated electron-hole wave functions
University of Graz（格拉茨大学）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）
本研究提出了一种计算框架，用于周期系统中激子光电导轨道成像，揭示了动量空间中电子-空穴相关性的特征。
2025-12-18 cond-mat.mtrl-sci
Excitons and trions in monolayer semiconductors with correlated electrons
本文采用递归方法计算关联电子单层半导体中电荷密度及 Wigner 晶格形成对激子、三激子谱的影响，并揭示自旋和谷量子数对激子能量的作用。
2023-04-18 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Landau-quantized excitonic absorption and luminescence in a monolayer valley semiconductor
我们研究了单层WSe $_2$在磁场作用下的朗道量子化激子吸收和发光。我们观察到门依赖的量子振荡的亮激子和trions（或激子极化子）以及暗trions和它们的声子副本。我们的研究结果揭示了自旋和谷极化朗道能级（LL）与填充因子$n = +0, +1$在底部导带和$n = -0$ $-6$在顶部价带，包括贝里曲率诱导的$n = \pm0$大质量狄拉克费米子的LL。LL填充产生周期性的激子能量漂移的平台，伴随着激子吸收的宽度和幅度的急剧振荡。这种奇特的激子行为可以通过半经验计算来模拟。实验推导的导带和价带的g因子（g ~ 2.5和g ~ 15）分别超过了单粒子模型的预测值（g = 1.5和5.5）。这种g因子的增强意味着门控单层WSe $_2$中存在强的多体相互作用。朗道量子化、激子效应和多体相互作用之间的复杂相互作用使得单层WSe $_2$成为探索新的关联量子现象的一个有前途的平台。
2020-01-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Cavity-QED-controlled two-dimensional Moiré Excitons without twisting
本研究提出利用空间周期性光学腔实现全光类莫尔激子限制，建立强耦合激子-光子的非微扰量子电动力学描述，揭示腔介导长程相互作用的效应，为腔材料工程提供新途径。
2025-08-04 cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Trapping Interlayer Excitons in van der Waals Heterostructures by Potential Arrays
过渡金属二硫属化物异质结构可以容纳层间激子（IX），其由在不同层中空间分离的电子和空穴组成。IX拥有永久偶极子，并已被证明提供了丰富的新颖物理学。我们开发了一个离散的，随机行走模型，其中包括湮灭和IX之间的排斥相互作用。利用这个模型，我们模拟了不同深度、密度和形状的陷阱中IX的捕获。我们的研究结果表明，偶极-偶极相互作用在调节IX捕获中起着重要的作用。偶极相互作用的影响可以用小而深的陷阱来减轻，这些陷阱可以用原子缺陷和莫尔势来实现。
2021-07-27 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
Moiré Potential Impedes Interlayer Exciton Diffusion in van der Waals Heterostructures
范德瓦尔斯（vdW）异质结构的性质急剧改变的可调莫尔超晶格层之间的原子排列的周期性变化所产生的。激子扩散是半导体过渡金属二硫属化物（TMD）中能量输运的重要通道。虽然对TMD异质双层进行的早期研究表明载流子和激子表现出长的扩散长度，但可以存在多种情况。在具有大的超晶胞尺寸和深电势的莫尔晶体中，层间激子可以完全局部化。随着莫尔周期在较大的扭转角处减小，激子可以在超晶胞之间隧穿并在较长的寿命内扩散。在完全没有莫尔超晶格的相称异质结构中，扩散长度应该最长。在这项研究中，我们实验证明，莫尔电位阻碍层间激子扩散的WSe 2/MoSe 2异质结制备的化学气相沉积和机械堆叠与精确控制的扭转角进行比较。我们的研究结果提供了关键的指导，开发'twistronic'设备，探索莫尔超晶格工程材料的性能。
2019-12-23 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
On the Optical Properties of Excitons in Buckled 2D Materials in an External Electric Field
我们研究了三烯：硅烯、锗烯和锡烯的单层和双层异质结构中直接激子和间接激子的结合能和光学性质。研究表明，外加电场可以通过改变载流子的有效质量来调节激子的本征能量和光学性质。直接激子采用Rytova-Keldysh（RK）势，间接激子采用RK势和库仑势，求解了激子约化质量依赖于场的薛定谔方程.结果表明，对于间接激子，相互作用势的选择会导致本征能量在大电场下的巨大差异，即使在小电场下也会有显著差异。此外，我们的计算表明，材料参数的选择有显着的直接和间接激子的结合能和光学性质的影响。这些计算有助于快速增长的机构的研究激子和光学性质的这类新的二维半导体。
2018-07-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci
The exciton-polariton properties of hexagonal BN based microcavity and their potential applications in BEC and superconductivity
微腔激子-极化激元是由激子和光子组成的二维玻色准粒子。利用从头算密度泛函理论和Bathe-Salpeter方程计算得到的模型哈密顿量，研究了六方氮化硼（hBN）微腔的激子和激子-极化激元特性.我们表明，hBN基微腔，包括单层和全介质的，是有前途的光电应用。室温激子-极化激元玻色-爱因斯坦凝聚是由于激子具有很大的振荡强度和束缚能，以及激子-极化激元与纵光学声子之间的强相互作用而实现的。基于这种BEC态，利用Laussy等人提出的微腔结构也可以在这样的中温下制备激子-极化激元介导的超导器件。
2021-10-27 cond-mat.mtrl-sci
Interlayer Exciton Diode and Transistor
控制电荷中性层间激子（IX）准粒子的流动可能会导致低损耗激子电路。在这里，我们报告单向运输IX沿纳米级静电限定的通道中的MoSe $_2$ -WSe $_2$异质结构。这些结果是通过在石墨烯栅极中光刻定义的三角形蚀刻来实现的，以创建势能“幻灯片”。通过进行空间和时间分辨的光致发光测量，我们测量沿结构和高速激子流的漂移速度高达2 * 10 $^6$ cm/s，一个数量级大于以前的实验平稳变化的IX能量。此外，激子流可以通过使用第二激光脉冲饱和沟道中的激子群体来控制，从而展示了光学选通激子晶体管。我们的工作为低损耗激子电路，一维通道中玻色子输运的研究以及范德华异质结构中激子的自定义势能景观铺平了道路。
2022-08-19 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci quant-ph
Bosonic Delocalization of Dipolar Moiré Excitons
本文发展了外势中相互作用激子的微观理论，揭示莫尔激子间相互作用导致中等密度下的离域化，并可由扭转角和温度调控，为控制莫尔材料能量输运提供新途径。
2023-06-01 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci physics.comp-ph
Bosonic stimulation of cold 1s excitons into a harmonic potential minimum in Cu$_2$O
研究了2 K时Cu $_2$ O中应变诱导势阱中双光子激发产生的冷激子云的密度分布。我们发现，一个异常的尖峰，这可以解释为积累的激子到基态，出现在潜在的最低。积累可以是由于受激散射的冷激子，介导的声学声子发射。讨论了准激子热力学玻色-爱因斯坦凝聚体形成的可能性。
2003-02-07 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.stat-mech
Sensitivity of Exciton Spin Relaxation in Quantum Dots to Confining Potential
我们观察到的激子自旋弛豫的CdTe量子点的平均点的大小和深度的限制势的强烈依赖。对于限制在生长的CdTe量子点的激子，我们发现自旋弛豫时间为4.8 ns。快速热退火后，这增加了平均点的大小，并导致较弱的限制，我们测量的自旋弛豫时间为1.5 ns，导致在较小的值的绝对极化的量子点发射。退火后自旋散射效率的这种显著增强归因于较大CdTe量子点中不同自旋态之间的混合增加。
2004-09-20 cond-mat.mtrl-sci
Impact of an electron Wigner crystal on exciton propagation
Philipps-Universität Marburg（马尔堡菲利普斯大学）；mar.quest—Marburg Center for Quantum Materials and Sustainable Technologies（mar.quest—马尔堡量子材料与可持续技术中心）；Institute of Applied Physics and Würzburg-Dresden Cluster of Excellence ct.qmat, TU Dresden（德累斯顿工业大学应用物理研究所与维尔茨堡-德累斯顿卓越集群ct.qmat）
本文通过理论分析，揭示了周期性有序的Wigner晶体电子诱导的弱势场对激子传播具有显著影响，尽管对激子能量影响较小，并建立了理解强电子关联下激子传播的理论框架。
2025-12-15 cond-mat.mtrl-sci
Variational and field-theoretical approach to exciton-exciton interactions and biexcitons in semiconductors
Institute for Theoretical Physics and Center for Extreme Matter and Emergent Phenomena, Utrecht University（乌得勒支大学理论物理研究所与极端物质及涌现现象中心）
本文通过变分方法研究Wannier激子相互作用，推导出非本地有效相互作用势，并推广Heitler-London势至任意质量情况，同时展示考虑激发态修正后的van der Waals势。
2026-04-24 cond-mat.mes-hall cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Effective long-range attraction of moiré excitons under the influence of atomic reconstructions and anisotropic screening
Carl von Ossietzky Universität Oldenburg（奥尔登堡卡尔·冯·奥西茨基大学）；University of Hamburg（汉堡大学）
该研究对过渡金属二硫属化物莫尔激子相互作用进行材料真实建模，发现晶格重构改变位点内作用，各向异性屏蔽导致长程吸引，并用玻色-哈伯德模型解释关联行为。
2026-05-06 cond-mat.mtrl-sci
Observation and active control of a collective polariton mode and polaritonic band gap in few-layer WS2 strongly coupled with plasmonic lattices
二维半导体的主机激子具有非常大的振子强度和结合能，由于显着降低载流子屏蔽。二维半导体与光学腔的集成正在成为一个有前途的平台，用于研究强光-物质相互作用，作为探索各种奇异的多体效应的途径。在这里，在几层的WS 2与等离子体纳米粒子晶格耦合，我们观察到激子能量附近的集体极化激元模式的形成和形成一个完整的极化激元带隙的能量规模可比的激子-等离子体耦合强度。耦合振荡器模型表明，集体模式产生的激子通过激子-激子相互作用的等离子体晶格衍射级的合作耦合。集体模式的出现伴随着超线性增加的极化激元模式分裂的激子振子强度的平方根的函数。在缺乏体极化的系统中增强的这些许多体效应的存在不仅允许形成具有周期性变化的场分布的集体模式，而且还进一步增强激子-等离子体激元耦合。通过将混合WS 2-等离子体晶格器件与场效应晶体管集成，我们展示了集体模式和极化激元带隙的主动调谐。这些系统提供了新的机会，获得更深入和系统的理解，在周期性光子系统中的许多机构的合作现象，并设计更复杂的和主动可控的极化激元器件，包括可切换的极化激元激光器，波导和光学逻辑元件。
2018-08-20 cond-mat.mtrl-sci physics.optics
Quantum coherence and interference of a single moiré exciton in nano-fabricated twisted semiconductor heterobilayers
本研究通过纳米制备在扭转半导体异质双层中实现单个莫尔激子的量子相干与干涉光学观测，相干时间超10皮秒，并揭示不同势阱间激子耦合，助力莫尔量子技术应用。
2023-09-06 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
Coherent-potential-approximation study of excitonic absorption in orientationally disordered molecular aggregates
研究了无序分子链中单个Frenkel激子的动力学行为。相干势近似（CPA）适用于单分子激发能和跃迁偶极矩的绝对值和取向都是随机的情况。这种模型被认为是相关的一维$J$聚集体的线性光学性质的描述。我们计算了激子的态密度、线性吸收谱和激子相干长度，这些都是线性光学中所揭示的。详细分析了该理论的低无序极限。特别是，我们推导出的吸收线宽和激子相干长度的无序强度的渐近公式。这样的表达式同时说明了所有上述类型的无序，并在过渡偶极子中没有无序时减少到公认的形式。该理论被应用到纯粹的取向障碍的情况下，并示出同意与精确的数值对角化。
2003-12-27 cond-mat.dis-nn cond-mat.mtrl-sci
Hidden Symmetry, Excitonic Transitions and Two-Dimensional Kane's Exciton in the Quantum Well
本文指出，在二维库仑势的框架下，量子阱中激子跃迁的索末菲系数仅由主量子数决定。这是二维库仑问题的隐藏对称性的结果，条件是存在二维Runge-Lentz向量。对于电子和空穴色散均为非抛物型的窄禁带半导体量子阱，在两带Kane模型下，二维激子态可以用二维库仑势的Klein-Gordon方程的类似框架来描述.证明了二维凯恩激子基态的不稳定性。
2007-05-29 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.other
Spatiotemporal dynamics of moiré excitons in van der Waals heterostructures
Philipps University of Marburg（马尔堡菲利普大学）
针对过渡金属硫族化合物异质结中莫尔势对激子动力学的影响，开发了预测性的多体模型，揭示了平带通过瓶颈效应和热占据动力学增强激子传播的反直觉机制，并实现了通过扭转角调控激子输运。
2025-09-15 cond-mat.mtrl-sci physics.optics quant-ph
